Im Deinkingprozess nicht entfernbare Restdruckfarben beeinträchtigen die Deinkstoffqualität und führen zu deutlich geringeren Weißgraden des aufbereiteten Altpapierstoffs. Ursachen für Restdruckfarben im aufbereiteten Faserstoff können eine schlechte Ablösung der Druckfarben von den Fasern sowie eine Wiederanlagerung von bereits abgelösten, freien Druckfarbenpartikeln sein.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Aufklärung eines möglichen Zustandekommens einer Wiederanlagerung in der Prozessstufe Zerfaserung. Hierfür wurden grundlegende Modellversuche zur Ermittlung der Wiederanlagerung von Druckfarbenpartikeln an Fasermaterial konzipiert. Um eine möglichst eindeutige Abgrenzung zwischen mangelhafter Druckfarbenablösung und Wiederanlagerung zu erhalten, wurde mit frischem unbedrucktem Faserstoff gearbeitet. Die Zugabe der Druckfarbe erfolgte entweder in Form getrockneter Druckfarbenpartikel oder in Form von bedrucktem nassfestem Papier. Mögliche Einflussgrößen auf eine Wiederanlagerung während der Zerfaserung, wie Faserstoffart, Druckfarbenart, Chemikalieneinsatz, Zerfaserungsdauer und Prozesstemperatur, wurden bei den Untersuchungen variiert. Dies sollte Rückschlüsse auf den Entstehungsmechanismus erlauben. Die Beurteilung der Wiederanlagerung erfolgte durch Vergleich der optischen Eigenschaften von druckfarbenfreiem Faserstoff mit denen des druckfarbenenthaltenden hypergewaschenen Faserstoffs.
Schlagworte: Deinking, Restdruckfarbe, Wiederanlagerung, Zerfaserung
Inhaltsverzeichnis
- Danksagung
- Kurzfassung
- Abstract
- Inhaltsverzeichnis
- Glossar
- 1 Einleitung
- 2 Aufgabenstellung und Zielsetzung
- 3 Theoretische Grundlagen
- 3.1 Der Altpapieraufbereitungsprozess im Überblick
- 3.1.1 Suspendieren und Zerfasern
- 3.1.2 Reinigen
- 3.1.3 Verbessern
- 3.2 Der Deinkingprozess
- 3.2.1 Die Druckfarbenablösung
- 3.2.1.1 Mechanische Kräfte
- 3.2.1.2 Faserquellung
- 3.2.1.3 Oberflächenionisation
- 3.2.1.4 Verseifung
- 3.2.1.5 Stabilisierung
- 3.2.1.6 Deinkingchemikalien
- 3.2.1.7 Zusammenspiel der Ablösefaktoren
- 3.2.2 Die Druckfarbenentfernung
- 3.2.2.1 Das Flotations-Deinking
- 3.2.2.2 Das Wasch-Deinking
- 3.2.1 Die Druckfarbenablösung
- 3.3 Druckfarbe und Druckverfahren
- 3.3.1 Aufbau und Zusammensetzung von Druckfarben
- 3.3.1.1 Das Farbmittel
- 3.3.1.2 Das Lösungsmittel
- 3.3.1.3 Das Bindemittel (Firnis)
- 3.3.1.4 Druckhilfsmittel
- 3.3.2 Druckverfahren und Eigenschaften des Druckfarbenfilms
- 3.3.2.1 Offsetdruck
- 3.3.2.2 Flexodruck
- 3.3.1 Aufbau und Zusammensetzung von Druckfarben
- 3.4 Wiederanlagerung
- 3.4.1 Grundlagen und Einteilung
- 3.4.2 Mögliche Einflussgrößen auf eine Wiederanlagerung von Druckfarbenpartikeln an Fasern bei der Zerfaserung
- 3.4.2.1 Zerfaserungsbedingungen
- 3.4.2.2 Druckprodukt und Druckfarbe
- 3.4.2.3 Faserstoff
- 3.5 Optische Eigenschaften von deinkten Faserstoffen
- 3.5.1 Weißgrad
- 3.5.2 Schmutzpunkte und Partikelgrößenverteilung
- 3.5.3 Berechnungsgrundlagen von weiteren Kenngrößen
- 3.1 Der Altpapieraufbereitungsprozess im Überblick
- 4 Experimenteller Teil
- 4.1 Konzeption der Untersuchungen
- 4.1.1 Grundidee
- 4.1.2 Ablaufplan
- 4.2 Eingesetzte Materialien und Geräte
- 4.3 Auswahl und Festlegung benötigter Methoden
- 4.3.1 Bereitstellung der Druckfarbenpartikel für die Modellversuche
- 4.3.1.1 Druckfarbenpartikel aus getrockneter Druckfarbe
- 4.3.1.2 Druckfarbenpartikel aus abgelösten Druckfarbenpartikeln
- 4.3.1.3 Einsatz von bedrucktem nassfestem Papier als Druckfarbenpartikelspender
- 4.3.1.4 Verfahrensauswahl zur Bereitstellung der Druckfarbenpartikel
- 4.3.2 Auswahl der Methode zur Bewertung der Wiederanlagerung
- 4.3.2.1 Hyperwäsche mit Haindl-McNett-Fraktionierer
- 4.3.2.2 Hyperwäsche mit Brecht-Holl-Fraktionierer
- 4.3.2.3 Vergleich und Auswahl der Methode
- 4.3.1 Bereitstellung der Druckfarbenpartikel für die Modellversuche
- 4.4 Beschreibung der Verfahrensschritte zur Durchführung der Modellversuche
- 4.5 Beschreibung der Verfahrensschritte zur Ermittlung relevanter Kenngrößen
- 4.6 Modellversuche
- 4.6.1 Versuche unter Verwendung des Holzstoffs
- 4.6.2 Versuche unter Verwendung des Zellstoffs
- 4.7 Referenzversuche mit Altpapier
- 4.1 Konzeption der Untersuchungen
- 5 Ergebnisse
- 5.1 Ergebnisse der Referenzversuche mit Altpapier
- 5.2 Ergebnisse der Modellversuche
- 5.2.1 Ergebnisse bei Einsatz der Coldset-Offset-Druckfarbe und des Holzstoffs
- 5.2.2 Ergebnisse bei Einsatz der Coldset-Offset-Druckfarbe und des Zellstoffs
- 5.2.3 Ergebnisse bei Einsatz der Heatset-Offset-Druckfarbe und des Holzstoffs
- 5.2.4 Ergebnisse bei Einsatz der Rußpigmente
- 5.3 Ergebnisse der Schmutzpunktanalysen
- 5.4 Ergebnisse der Mikroskopieuntersuchungen
- 6 Bewertung und Diskussion der Ergebnisse
- 6.1 Bewertung der Einflussgrößen auf eine Wiederanlagerung
- 6.1.1 Bewertung der chemischen Verhältnisse
- 6.1.2 Bewertung von Druckfarbenart und Menge
- 6.1.3 Bewertung der Prozesstemperatur
- 6.1.4 Bewertung des Faserstoffs
- 6.1.5 Bewertung der Zerfaserungsdauer
- 6.2 Diskussion der Ursachen für das Zustandekommen einer Wiederanlagerung
- 6.3 Bewertung des Anteils der Wiederanlagerung am Restdruckfarbengehalt
- 6.1 Bewertung der Einflussgrößen auf eine Wiederanlagerung
- 7 Zusammenfassung und Ausblick
- Summary
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Zielsetzung dieser Diplomarbeit ist die Aufklärung des Entstehungsmechanismus für das Vorhandensein von Restdruckfarben im Deinkstoff, insbesondere in der Prozessstufe der Zerfaserung. Die Arbeit untersucht den Einfluss verschiedener Faktoren auf die Wiederanlagerung von Druckfarbenpartikeln an Fasern.
- Wiederanlagerung von Druckfarbenpartikeln
- Einflussfaktoren auf die Deinking-Effizienz
- Bewertung der optischen Eigenschaften von deinktem Faserstoff
- Untersuchung verschiedener Druckfarbenarten (Coldset, Heatset)
- Rolle der Chemikalien im Deinkingprozess
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung beschreibt die Bedeutung von Altpapierrecycling für die Papierindustrie und die Herausforderungen, die durch steigende Qualitätsansprüche und die zunehmende Verschlechterung der Altpapierqualität entstehen. Sie führt in die Thematik der Restdruckfarben im Deinkstoff und die Bedeutung der Druckfarbenentfernung (Deinking) ein.
2 Aufgabenstellung und Zielsetzung: Dieses Kapitel definiert die Aufgabenstellung der Arbeit: die Untersuchung der Wiederanlagerung von Druckfarbenpartikeln als Ursache für Restdruckfarben im Deinkstoff. Das Ziel ist die Ermittlung relevanter Einflussfaktoren auf dieses Phänomen und die Ableitung von Rückschlüssen auf das Ausmaß und die Ursachen der Wiederanlagerung.
3 Theoretische Grundlagen: Dieser Abschnitt bietet einen umfassenden Überblick über den Altpapieraufbereitungsprozess, den Deinkingprozess (Druckfarbenablösung und -entfernung), die Eigenschaften verschiedener Druckfarben und -verfahren (Offset, Flexo), sowie die Grundlagen der Wiederanlagerung und die optischen Eigenschaften von deinktem Faserstoff (Weißgrad, Schmutzpunkte). Er beschreibt die verschiedenen Mechanismen, die bei der Druckfarbenablösung eine Rolle spielen, und analysiert mögliche Einflussfaktoren der Wiederanlagerung im Kontext der Zerfaserung.
4 Experimenteller Teil: Das Kapitel detailliert die Methodik der durchgeführten Modellversuche. Es beschreibt die Konzeption, den Ablaufplan, die verwendeten Materialien und Geräte, die Auswahl und Festlegung der Methoden (Druckfarbenpartikelbereitstellung und Hyperwäscheverfahren) sowie die Durchführung der Modellversuche selbst, einschließlich Probenvorbereitung, Zerfaserung, Probenentnahme, Homogenisierung, Hyperwäsche, Herstellung der Laborproben und die Ermittlung relevanter Kenngrößen (Weißgrad, Partikelgrößenverteilung, ERIC-Wert).
5 Ergebnisse: Dieses Kapitel präsentiert die Ergebnisse der Referenzversuche mit Altpapier und der Modellversuche unter Variation verschiedener Einflussfaktoren (Chemikalien, Prozesstemperatur, Faserstoffart, Druckfarbenart, Zerfaserungsdauer). Es werden detaillierte Ergebnisse zu Weißgrad, ERIC-Wert und Partikelgrößenverteilung präsentiert.
6 Bewertung und Diskussion der Ergebnisse: Dieser Abschnitt bewertet die Ergebnisse und diskutiert die Einflussfaktoren auf die Wiederanlagerung von Druckfarbenpartikeln. Es werden die Ursachen für das Zustandekommen der Wiederanlagerung analysiert und der Anteil der Wiederanlagerung am Gesamt-Restdruckfarbengehalt abgeschätzt.
Schlüsselwörter
Deinking, Restdruckfarbe, Wiederanlagerung, Zerfaserung, Altpapieraufbereitung, Druckfarbenablösung, Weißgrad, Offsetdruck, Coldset, Heatset, Chemikalien, Holzstoff, Zellstoff, Partikelgrößenverteilung, ERIC-Wert.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Diplomarbeit: Wiederanlagerung von Druckfarbenpartikeln bei der Altpapieraufbereitung
Was ist die zentrale Fragestellung der Diplomarbeit?
Die Arbeit untersucht den Entstehungsmechanismus von Restdruckfarben im Deinkstoff, insbesondere während der Zerfaserung von Altpapier. Der Fokus liegt auf der Wiederanlagerung von Druckfarbenpartikeln an Fasern und den Einflussfaktoren auf dieses Phänomen.
Welche Ziele verfolgt die Arbeit?
Die Diplomarbeit hat zum Ziel, die relevanten Einflussfaktoren auf die Wiederanlagerung von Druckfarbenpartikeln zu ermitteln und Rückschlüsse auf das Ausmaß und die Ursachen dieser Wiederanlagerung zu ziehen. Weiterhin wird die Deinking-Effizienz bewertet und die optischen Eigenschaften des deinkten Faserstoffs untersucht.
Welche Themenschwerpunkte werden behandelt?
Die Arbeit behandelt die Wiederanlagerung von Druckfarbenpartikeln, die Einflussfaktoren auf die Deinking-Effizienz, die Bewertung der optischen Eigenschaften von deinktem Faserstoff, die Untersuchung verschiedener Druckfarbenarten (Coldset, Heatset) und die Rolle von Chemikalien im Deinkingprozess.
Wie ist die Arbeit strukturiert?
Die Arbeit gliedert sich in eine Einleitung, die Aufgabenstellung und Zielsetzung, theoretische Grundlagen, den experimentellen Teil, die Präsentation der Ergebnisse, deren Bewertung und Diskussion, eine Zusammenfassung und einen Ausblick. Sie enthält außerdem ein Inhaltsverzeichnis, ein Glossar, ein Abbildungsverzeichnis und ein Tabellenverzeichnis.
Welche theoretischen Grundlagen werden behandelt?
Die theoretischen Grundlagen umfassen den Altpapieraufbereitungsprozess, den Deinkingprozess (inkl. Druckfarbenablösung und -entfernung), die Eigenschaften verschiedener Druckfarben und Druckverfahren (Offset, Flexo), die Grundlagen der Wiederanlagerung und die optischen Eigenschaften von deinktem Faserstoff (Weißgrad, Schmutzpunkte).
Wie wurde der experimentelle Teil durchgeführt?
Der experimentelle Teil beschreibt detailliert die Methodik der durchgeführten Modellversuche, inklusive Konzeption, Ablaufplan, verwendete Materialien und Geräte, die Auswahl und Festlegung der Methoden (Druckfarbenpartikelbereitstellung und Hyperwäscheverfahren), die Durchführung der Versuche und die Ermittlung relevanter Kenngrößen (Weißgrad, Partikelgrößenverteilung, ERIC-Wert).
Welche Ergebnisse wurden erzielt?
Die Ergebnisse umfassen Daten aus Referenzversuchen mit Altpapier und Modellversuchen unter Variation verschiedener Einflussfaktoren (Chemikalien, Prozesstemperatur, Faserstoffart, Druckfarbenart, Zerfaserungsdauer). Detaillierte Ergebnisse zu Weißgrad, ERIC-Wert und Partikelgrößenverteilung werden präsentiert.
Wie werden die Ergebnisse bewertet und diskutiert?
Die Bewertung und Diskussion der Ergebnisse analysiert die Einflussfaktoren auf die Wiederanlagerung von Druckfarbenpartikeln, untersucht die Ursachen für das Zustandekommen der Wiederanlagerung und schätzt den Anteil der Wiederanlagerung am Gesamt-Restdruckfarbengehalt ab.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit?
Schlüsselwörter sind: Deinking, Restdruckfarbe, Wiederanlagerung, Zerfaserung, Altpapieraufbereitung, Druckfarbenablösung, Weißgrad, Offsetdruck, Coldset, Heatset, Chemikalien, Holzstoff, Zellstoff, Partikelgrößenverteilung, ERIC-Wert.
Welche Arten von Druckfarben wurden untersucht?
Die Arbeit untersucht Coldset- und Heatset-Offset-Druckfarben sowie Rußpigmente.
Welche Faserstoffe wurden verwendet?
Es wurden Holzstoff und Zellstoff verwendet.
Welche Methoden wurden zur Analyse der Wiederanlagerung eingesetzt?
Die Arbeit verwendet Hyperwäsche mit Haindl-McNett- und Brecht-Holl-Fraktionierern zur Bewertung der Wiederanlagerung sowie Mikroskopieuntersuchungen und Schmutzpunktanalysen.
- Quote paper
- Dipl.-Ing. (FH) Sonja Kunkel (Author), 2007, Beitrag zur Aufklärung des Entstehungsmechanismus für das Vorhandensein von Restdruckfarben im Deinkstoff, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/120703
